北京航空航天大学曾国奇获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种融合改进人工势场法和领航法的编队控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119105528B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411406101.9,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权一种融合改进人工势场法和领航法的编队控制方法是由曾国奇;罗梓淳;王佳;王明;李大伟;孟德衡;古心竹设计研发完成,并于2024-10-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种融合改进人工势场法和领航法的编队控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种融合改进人工势场法和领航法的编队控制方法,属于无人机技术领域,具体为:首先,针对待编队的各无人机,建立动态势场模型;获取长机给定目标点的位置,以及各无人机的位置和速度;长机通过自身位置和航向,计算每架僚机的目标点位置;然后,各僚机计算自身指向目标点的引力,以及自身安全距离内的其余僚机的斥力;从而得到各僚机的合力,根据合力方向调整航向;当僚机的引力与斥力接近时,将合力分解,得到垂直于合力方向的分力,对该分力变换得到新合力方向,僚机根据新合力方向和角速度变换限制获取新的航向;并调整自身速度,沿新航向飞行。本发明避免了传统人工势场法中目标不可达等问题,实时性强。
本发明授权一种融合改进人工势场法和领航法的编队控制方法在权利要求书中公布了:1.一种融合改进人工势场法和领航法的编队控制方法,其特征在于,具体步骤如下: 步骤一、针对待编队的长机和各僚机无人机,建立动态势场模型; 步骤二、长机给定目标点,获取该目标点的位置,以及各无人机的位置和速度; 步骤三、长机通过自身位置和航向,计算每架僚机的目标点位置; 第a架僚机的目标点位置Eax,y,a∈[2,n];具体计算过程为: 首先,各僚机与长机的初始竖直距离为dy和初始水平距离为dx; 僚机初始队形设置时长机的飞行航向沿y轴方向; 然后,根据长机目标点的实时位置E1x,y和长机的航向yaw1,得到垂直于长机航向的dyaw1;由此得到每架僚机的目标点位置; 第a架僚机的目标点位置计算为: Eax=dx*[cosyaw1+cosdyaw1]+E1x Eay=dy*[sinyaw1+sindyaw1]+E1y 步骤四、各僚机根据目标点位置,计算各僚机自身指向目标点的引力向量 向量的模长为引力的大小;针对第a架僚机,引力向量为: 其中pEa,qa为第a架僚机的坐标位置到其目标点位置的欧式距离;qax,y为第a架无人机的坐标,a∈[1,n],n为编队中无人机总数目; 步骤五、各僚机判断自身安全距离内是否存在其余僚机,如果是,计算其余僚机对自身的斥力;否则,记僚机受到斥力值为0; 第a架僚机接受到的总斥力计算公式为: 其中,qbx,y为该僚机安全范围内的无人机b坐标;pqa,qb为第a架僚机与安全范围内无人机b的欧式距离;d为僚机的安全范围阈值; 将第a架僚机的斥力合力进行等比例缩小,得到模长为w的斥力,其中w∈0,1,此时更新的斥力公式为: 步骤六、各僚机将自身与目标点之间的引力,以及安全范围内受到的斥力相加得到合力,根据合力方向调整航向,最终沿合力方向飞,使得无人机编队能够保持固定队形; 合力计算公式为: 步骤七、当第a架僚机的引力与斥力接近时,将合力分解,得到垂直于合力方向的分力,对该分力变换得到新合力方向; 合力沿着引力方向和垂直于引力方向分解得到两个向量,具体为: 其中为指向引力方向的合力,为垂直于引力方向合力; 当无人机垂直于引力方向的合力的模长小于设定值c时,将合力等比例扩大至模长为c的合力分量此时得到新合力 步骤八、将第a架僚机的航向根据新合力方向和角速度变换限制获取新的航向; 第a架僚机受到的新合力该向量与x轴正方向夹角为γ,此时角速度变化速率为δ; 判断是否满足|γ-yawa|δ,如果是,无人机新航向nyawa=γ;否则,其中nyawa∈[0,2π]; 步骤九、长机和各僚机调整自身速度,根据各自获得的新航向飞行。
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